JP2023527023A - Configurations that reduce vessel propulsion requirements - Google Patents
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Abstract
少なくとも1つのラダー(21)と、プロペラ(30)のための少なくとも1つの収容空間(22)であってラダー(21)の前方で船舶(100)の進行方向(F)に形成されてこの構成(20)を有する船舶(100)の推進力要件の軽減を可能とする収容空間(22)と、を有する構成(20)を提供するために、プロペラ(30)の収容空間(22)の前方の進行方向(F)において、少なくとも1つのガイド面(24)及び少なくとも1つのサイドフィン(25)を備える少なくとも1つの前段ノズル(23)がラダー(21)上に配置されることが提案される。At least one rudder (21) and at least one receiving space (22) for a propeller (30) formed in front of the rudder (21) in the direction of travel (F) of the vessel (100) in this configuration. forward of the propeller (30) storage space (22) to provide a configuration (20) with a storage space (22) that allows for reduced propulsion requirements of the vessel (100) with (20) It is proposed that at least one front nozzle (23) with at least one guide surface (24) and at least one side fin (25) is arranged on the rudder (21) in the direction of travel (F) of .
Description
本発明は、少なくとも1つのラダー(舵)と、プロペラのための、ラダーの前方で船舶の進行方向に形成される少なくとも1つの収容空間とを備える船舶、特に、船の推進力要件を軽減するための構成に関する。またさらに、本発明は、その構成を有する船舶に関する。 The invention reduces the propulsion requirements of ships, especially ships, comprising at least one rudder and at least one receiving space for a propeller formed forward of the rudder and in the direction of travel of the ship. Regarding the configuration for Still further, the invention relates to a ship having that arrangement.
船舶の推進力要件を軽減するための様々な装置が既に知られている。例えば、船舶の進行方向においてプロペラの上流側にあるリングノズルは、プロペラへの流入を最適化することで、船舶のエネルギー消費に好影響を与えることができる。また、特許文献1によると、内部ガイド面を有するプロペラの上流側にあるリングノズルが知られており、これも船舶のエネルギー消費を低減することに寄与する。 Various devices are already known for reducing the propulsion requirements of ships. For example, a ring nozzle upstream of the propeller in the ship's direction of travel can positively influence the energy consumption of the ship by optimizing the inflow to the propeller. Also known from DE 10 2005 004 003 A1 is a ring nozzle upstream of the propeller with an internal guide surface, which also contributes to reducing the energy consumption of the ship.
またさらに、水と船体の間の摩擦損失を低減する能動装置が知られている。この装置は、船体に沿って分布されて船体の摩擦を軽減するノズルを介して気泡を生成することができ、更なるエネルギーの節約を可能とする。 Still further, active devices are known to reduce frictional losses between the water and the hull. This device can generate air bubbles through nozzles that are distributed along the hull to reduce hull friction, allowing further energy savings.
本発明の課題は、船舶の推進力要件を軽減するための又は船舶の消費を軽減するための改良された構成を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved arrangement for reducing the propulsion requirements of a ship or for reducing the consumption of a ship.
本発明の一態様によると、この課題は、船舶、特に、船の推進力要件を軽減するための構成によって達成される。本構成は、好ましくは、エネルギー節約構成として設計され、船体の船尾に配置され得る。 According to one aspect of the present invention, this task is achieved by an arrangement for reducing the propulsion requirements of ships, and in particular ships. The arrangement is preferably designed as an energy saving arrangement and can be placed at the stern of the hull.
本構成は、少なくとも1つのラダー(舵)と、船舶の進行方向から見てラダーの前方にあるプロペラのための少なくとも1つの収容空間と、を備える。また、船舶の進行方向から見て、少なくとも1つのガイド面を備える少なくとも1つの前段ノズルはプロペラの収容空間の前方に配置され、少なくとも1つサイドフィンがラダーに配置される。この対策によって、複数のエネルギー節約装置が相互に組み合わされることになり、これにより、驚くことにさらに向上した推進力及びそれによる燃料の節約につながる。 The arrangement comprises at least one rudder and at least one receiving space for a propeller in front of the rudder, viewed in the direction of travel of the vessel. At least one front nozzle having at least one guide surface is arranged in front of the accommodation space of the propeller when viewed from the direction of travel of the ship, and at least one side fin is arranged on the rudder. This measure results in a plurality of energy-saving devices being combined with each other, which surprisingly leads to further improved propulsion and thus fuel savings.
船尾に設けられたプロペラの数に応じて、ガイド面を有する複数の前段ノズル、及びサイドフィンを有する複数のラダーが使用され得る。好ましくは、1つのラダー及び1つの前段ノズルが、各プロペラに割り当てられる。 Depending on the number of propellers provided at the stern, multiple front nozzles with guide surfaces and multiple rudders with side fins may be used. Preferably, one rudder and one front nozzle are assigned to each propeller.
本構成は、燃料節約及びそれによる船の運用コストの低減を達成するために、特に、中型及び大型船、例えば、コンテナ船、一般貨物船、バルクキャリア、フェリー又はタンカーに使用され得る。特に、船は、少なくとも15ノット、好ましくは少なくとも20ノット、特に好ましくは少なくとも24ノットの最大速度を有し得る。 This arrangement can be used in particular for medium and large ships, such as container ships, general cargo ships, bulk carriers, ferries or tankers, in order to achieve fuel savings and thus reduced ship operating costs. In particular, the ship may have a maximum speed of at least 15 knots, preferably at least 20 knots, particularly preferably at least 24 knots.
この構成の少なくとも1つのラダーは、上側領域のみにおいて船体に対して旋回可能に搭載される、いわゆるフルスペードラダー(full-spade rudder)として設計されてもよい。少なくとも1つのラダーは、ラダーストックによって船体に取付け可能である。さらに、ラダーは、任意選択的なラダーバルブを備えていてもよい。 At least one rudder of this configuration may be designed as a so-called full-spade rudder, which is pivotally mounted relative to the hull only in the upper region. At least one rudder is attachable to the hull by a rudder stock. Additionally, the rudder may include an optional rudder valve.
また、好ましくは、ラダー、特にフルスペードラダーは、いわゆる「ツイステッドラダー(twisted rudder)」として構成され得る。この場合、上側ラダーブレードの一部分は、プロペラフロー又はプロペラフロー方向に関してラダーの先端縁部の領域及び/又は後端縁部の領域において、下側ラダーブレードの一部分に対して異なる迎角を有し得る。上側及び下側ラダーブレードの一部分の迎角は、一定であってもよいし、又はそれぞれのラダーブレードの一部分の高さを越えて見た場合に連続的に若しくは不連続に異なっていてもよい。 Also preferably, the rudder, in particular the full spade rudder, can be configured as a so-called "twisted rudder". In this case, the portion of the upper rudder blade has a different angle of attack relative to the portion of the lower rudder blade in the region of the leading edge and/or the trailing edge of the rudder with respect to the propeller flow or the propeller flow direction. obtain. The angles of attack of the portions of the upper and lower rudder blades may be constant or may vary continuously or discontinuously when viewed over the height of each rudder blade portion. .
ラダーの前方の船舶の進行方向において、少なくとも1つのプロペラを収容するための収容空間が設けられる。前段ノズルは、進行方向においてプロペラの収容空間の直前に位置する。したがって、ラダー及び前段ノズルは、プロペラ(収容空間)を設けるためにその2つの間に充分な空間があるように、相互から離間されている。プロペラは、好ましくは、本構成の構成要素であり得る。少なくとも1つのガイド面を備える前段ノズルは、プロペラへの流入を最適化し得る。特に、これによって、特に、プロペラ流入の特定領域において、プロペラ流入及び/又は渦、特に、プロペラの渦に対向旋回する渦の高速化が生成可能となり、これはプロペラによって生成される推力に好影響を与える。 In the direction of travel of the ship ahead of the rudder, a receiving space is provided for receiving at least one propeller. The front nozzle is positioned immediately before the accommodation space of the propeller in the traveling direction. Thus, the rudder and the front nozzle are spaced apart from each other such that there is sufficient space between the two to accommodate the propeller. A propeller may preferably be a component of the arrangement. A front nozzle with at least one guide surface may optimize the inflow to the propeller. In particular, this makes it possible, in particular in certain regions of the propeller inflow, to generate a speedup of the propeller inflow and/or vortices, in particular vortices counter-rotating the propeller vortices, which positively influences the thrust generated by the propeller. give.
ラダーは、プロペラの後流(プロペラのジェット気流跡)に配置される。ラダーは、後流のエネルギーの一部を浮力に変換し、その推進成分は船の推進を補助する。上述の最適化されたプロペラフローによって、プロペラは、推力を増加させ、その結果としてよりエネルギーの大きな後流を生成する。ただし、このように生成された後流の一部の領域では、驚くことに乱流の増加が起こる。少なくとも1つのサイドフィンを、特に、乱流の増加が起こる後流の領域においてラダーに設けることによって、プロペラの後流は、さらに最適化可能となる。サイドフィンは、後流において逆巻きの渦を生成し、それにより、プロペラの推力を向上する。また、サイドフィンは、追加の揚力、及びそれによる追加の推進力を生成する。結果として、既に最適化された流動するプロペラの推力はさらに向上可能となり、燃料消費がさらに低減可能となり、又は推進力がさらに向上可能となる。 The rudder is placed in the wake of the propeller (propeller jet stream trail). The rudder converts some of the energy of the wake into buoyancy, the propulsion component of which helps propel the ship. With the optimized propeller flow described above, the propeller increases thrust and consequently creates a more energetic wake. However, in some regions of the wake thus created, a surprising increase in turbulence occurs. By providing the rudder with at least one side fin, in particular in the region of the wake where increased turbulence occurs, the wake of the propeller can be further optimized. The side fins create counter-rotating vortices in the wake, thereby improving propeller thrust. The side fins also create additional lift and therefore additional propulsion. As a result, the thrust of an already optimized flowing propeller can be further increased, the fuel consumption can be further reduced, or the thrust can be further increased.
プロペラの収容空間は、前段ノズルと少なくとも1つのサイドフィンを有するラダーとの間の進行方向又はフロー方向に位置する。サイドフィンは、好ましくはラダーに対して横方向に取り付けられる。特に、ラダーがラダーバルブを備えることを条件として、サイドフィンは、ラダーのラダーバルブに対して取り付けられ又はラダーバルブにおいて取り付けられ得る。 The propeller accommodation space is located in the direction of travel or flow between the front nozzle and the rudder having at least one side fin. The side fins are preferably mounted transversely to the rudder. In particular, provided that the rudder comprises a rudder valve, the side fins may be attached to or at the rudder valve of the rudder.
前段ノズル、前段ノズルのサイドフィン及び/又はガイド面は、好ましくは、プロファイル化され、すなわち、ウイングプロファイルを備え、それにより水流に対して作用し得る。 The front nozzle, the side fins of the front nozzle and/or the guide surfaces are preferably profiled, ie provided with a wing profile, so that they can act on the water flow.
収容空間に配置されたプロペラでは、前段ノズルがリングノズルとして又は少なくともリングノズルの一部分として形成される場合に、特に最適に流れ得る。前段ノズルは、流路を少なくとも部分的に周方向に制限する。リングノズルは周方向に閉じられているが、リングノズルの一部分は周方向に開放されている。リングノズル及びリングノズルの一部分は、回転対称であってもよいし、回転非対称であってもよい。それにより、流路又は流路後方におけるフローの流速は増加する。前段ノズルに存在する少なくとも1つのガイド面の付加によって、追加のツイスト、特に、逆巻きの渦がプロペラ流入に生成される。これらの対策は、プロペラの効率を増加させ得る。 A propeller arranged in the receiving space can flow particularly optimally if the front nozzle is formed as a ring nozzle or at least as part of a ring nozzle. The front nozzle at least partially circumferentially restricts the flow path. The ring nozzle is circumferentially closed, but a portion of the ring nozzle is circumferentially open. Ring nozzles and portions of ring nozzles may be rotationally symmetrical or rotationally asymmetrical. Thereby, the velocity of the flow in or behind the channel is increased. By adding at least one guide surface present in the front nozzle, an additional twist, in particular a counter-rotating vortex, is generated in the propeller inlet. These measures can increase the efficiency of the propeller.
リングノズルの一部分として形成された前段ノズルは、例えば、180度、90度又は45度以上又は以下の全リングノズルとして設計された前段ノズルの周範囲に対応するサイズを有し得る。リングノズルの一部分は、任意の角度範囲を覆い又は締めることができる。リングノズルの一部分として形成された前段ノズルを通じて、フローは、目標を定めて局所的に集中した態様で影響され得る。 A front nozzle formed as part of a ring nozzle may have a size corresponding to the circumference of a front nozzle designed as a full ring nozzle, for example, greater than or equal to 180 degrees, 90 degrees or 45 degrees. A portion of the ring nozzle can cover or tighten any range of angles. Through the pre-stage nozzle formed as part of the ring nozzle, the flow can be influenced in a targeted and locally concentrated manner.
更なる例示的実施形態によると、前段ノズルの少なくとも1つのガイド面は、フィンの形態で設計され、リングノズル又は少なくとも1つのリングノズルの一部分において配置される。この場合、フィンは、好ましくは、リングノズル又はリングノズルの一部分、特に、リングノズル又はリングノズルの一部分のシェル面に略垂直に配列され得る。実施形態に応じて、少なくとも1つのガイド面は、迎角の有無にかかわらず船舶の進行方向に関して配置され得る。 According to a further exemplary embodiment, the at least one guide surface of the pre-stage nozzle is designed in the form of fins and arranged in the ring nozzle or part of the at least one ring nozzle. In this case, the fins may preferably be arranged substantially perpendicular to the shell surface of the ring nozzle or part of the ring nozzle, in particular the ring nozzle or part of the ring nozzle. Depending on the embodiment, the at least one guide surface may be arranged with respect to the direction of travel of the vessel with or without angle of attack.
少なくとも1つのガイド面は、前段ノズルによって形成された流路の内部及び/又は外部に配置され得る。特に、前段ノズルが複数のガイド面を備える場合、ガイド面は流路の内部及び外部に設けられてもよい。また、ガイド面は、ノズルシェルを連続的に通じて、それにより流路の内部及び外部に配置され得る。ガイド面は、前段ノズルの回転軸に関して略径方向に配置され得る。前段ノズルの回転軸は、プロペラ軸と一致し得る。ただし、好ましくは、回転軸は、プロペラ軸に対して上方にずらされてもよく、すなわち、プロペラ軸より上方に配置されてもよい。前段ノズルの回転軸は、プロペラ軸に対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。 At least one guide surface may be arranged inside and/or outside the flow path formed by the front nozzle. In particular, when the front-stage nozzle has a plurality of guide surfaces, the guide surfaces may be provided inside and outside the flow path. Also, the guide surface can be positioned continuously through the nozzle shell and thereby inside and outside the flow path. The guide surface may be arranged substantially radially with respect to the rotational axis of the front nozzle. The axis of rotation of the front nozzle may coincide with the propeller axis. Preferably, however, the axis of rotation may also be offset upwards with respect to the propeller axis, ie arranged above the propeller axis. The rotation axis of the pre-stage nozzle may be parallel to the propeller axis or may be inclined.
少なくとも1つのフィンは、リングノズル又はリングノズルの一部分の外側シェル面から突出する場合に、流路の外側のフローに対して作用し得る。この対策によって、リングノズル又はリングノズルの一部分によって加速されない流路外部のフローが、渦又は逆巻きの渦に誘発され得る。より小さなノズル径も使用可能であり、これにより前段ノズルの抗力全体が減少する。 The at least one fin may act on the flow outside the channel when protruding from the outer shell surface of the ring nozzle or a portion of the ring nozzle. By this measure, flow outside the flow path that is not accelerated by the ring nozzle or part of the ring nozzle can be induced into a vortex or a back-wound vortex. Smaller nozzle diameters can also be used, which reduces the overall drag of the front nozzle.
より好適な、複数のガイド面を備える前段ノズルの実施形態では、これらは、前段ノズルの内部及び/又は外部に非対称に分布して配置可能である。 In a more preferred embodiment of the pre-nozzle with a plurality of guide surfaces, these can be arranged asymmetrically distributed inside and/or outside the pre-nozzle.
更なる実施形態によると、少なくとも1つのガイド面は、前段ノズルの支持ストラットとして設計される。結果として、フローへの影響に加えて少なくとも1つのガイド面は、前段ノズルを船体に取り付ける作業を遂行することができる。そのように形成されたガイド面は、好ましくは、前段ノズルの流路内に配置され、特に船尾管の領域において船体に対して、リングノズル又はリングノズルの一部分の一端に及びその他端によって取り付けられる。 According to a further embodiment, the at least one guide surface is designed as a support strut for the front nozzle. As a result, in addition to affecting the flow, the at least one guide surface can perform the task of attaching the forward nozzle to the hull. The guide surface so formed is preferably arranged in the flow path of the fore-stage nozzle and is attached to the hull at one end and by the other end of the ring nozzle or part of the ring nozzle, especially in the area of the stern tube. .
流路におけるフローの更なる最適化は、少なくとも1つのガイド面が前段ノズルの流路に完全に又は部分的に配置されることで実現され得る。この対策は、プロペラが少ない乱流で回転軸付近の領域に流されるような態様で流路において水流に影響を与え得る。 A further optimization of the flow in the flowpath can be achieved in that at least one guide surface is arranged wholly or partly in the flowpath of the front nozzle. This measure can influence the water flow in the channel in such a way that the propeller is swept into the area near the axis of rotation with less turbulence.
更なる例示的実施形態によると、少なくとも1つのガイド面が、リングノズル又はリングノズルの一部分を越えて前段ノズルの回転軸から径方向に延在する。この対策によって、ガイド面を有する略対称の前段ノズルが実現可能となる。同時に、ガイド面は、前段ノズルの締結要素として作用し、収容空間におけるプロペラのフロー全体に対する好影響を可能とする。特に、ガイド面は、前段ノズルの流路の内部及び外部の双方に配置される。より好ましくは、この実施形態におけるガイド面の長さは、少なくとも1つのサイドフィンの長さよりも大きい。 According to a further exemplary embodiment, at least one guide surface extends radially from the axis of rotation of the preceding nozzle beyond the ring nozzle or a portion of the ring nozzle. This measure makes it possible to realize a substantially symmetrical front nozzle with a guide surface. At the same time, the guide surface acts as a fastening element for the front nozzle and allows a favorable influence on the overall flow of the propeller in the accommodation space. In particular, the guide surfaces are arranged both inside and outside the flow path of the pre-stage nozzle. More preferably, the length of the guide surface in this embodiment is greater than the length of the at least one side fin.
プロペラの流入の更なる制御が、均一に又は不均一に分布された複数のガイド面を備える前段ノズルによって達成可能となる。特に、プロペラに向けられるフローの所定の局所領域は、特異的に影響を受け、特に逆巻きの渦によって誘発され得る。 Further control of propeller inflow can be achieved by a front nozzle with a plurality of uniformly or non-uniformly distributed guide surfaces. In particular, certain localized areas of flow directed at the propeller may be differentially affected, particularly induced by counter-rotating vortices.
更なる実施形態によると、少なくとも1つのガイド面を有する前段ノズル及び少なくとも1つのサイドフィンが、以下の態様で、ラダーに対向して非対称に配置される。その態様では、非偏向ラダー位置の場合、少なくとも1つのサイドフィンがラダーの一方側に配置され、少なくとも1つのガイド面を有する前段ノズルが少なくとも部分的に、好ましくは、支配的な割合で、特に好適には完全にラダーの他方側に配置される。好ましくは、少なくとも1つのガイド面を有する前段ノズルはラダーの第1の外側面にわたって延在し、少なくとも1つのサイドフィンはラダーの第2の外側面上に延在する。非偏向ラダー位置は、(例えば、船舶が直進している場合)ラダーの角度がゼロとなるゼロ位置である。特に、本構成又は船舶の後方視から見た場合、非対称構成は、サイドフィンがラダーの一方側に配置され、少なくとも1つのガイド面を有する前段ノズルが少なくとも部分的に、好ましくは、支配的な割合で、特に好適には完全にラダーの他方側に配置されることになる。好ましくは、本構成のこの実施形態では、1つのみの前段ノズル及び1又は複数のサイドフィンが存在し、1又は複数のサイドフィンは、好ましくは全て、ラダーの同じ側に配置される。特に、前段ノズルが大部分に又は完全に配置されるラダーの側には、サイドフィンは設けられない。特に、前段ノズルのガイド面の大部分、好ましくは、全ガイド面は、ラダーのサイドフィンの反対側に、すなわち、ラダーの他方側に配置される。 According to a further embodiment, a front nozzle with at least one guide surface and at least one side fin are arranged asymmetrically opposite the rudder in the following manner. In that aspect, in the non-deflected rudder position, the at least one side fin is arranged on one side of the rudder and the front nozzle with at least one guide surface is at least partially, preferably predominantly, in particular It is preferably located entirely on the other side of the ladder. Preferably, the front nozzle having at least one guide surface extends over the first outer surface of the rudder and the at least one side fin extends over the second outer surface of the rudder. The undeflected rudder position is the zero position where the rudder angle is zero (eg, when the vessel is heading straight). In particular, when viewed from the rear of the present configuration or vessel, the asymmetrical configuration is such that the side fins are arranged on one side of the rudder and the front nozzle with at least one guide surface is at least partially, preferably, dominant. A proportion, particularly preferably completely, will be located on the other side of the ladder. Preferably, in this embodiment of the present configuration there is only one prestage nozzle and one or more side fins, the one or more side fins preferably all being arranged on the same side of the rudder. In particular, no side fins are provided on the side of the ladder on which the front nozzles are mostly or completely arranged. In particular, most, preferably all, of the guide surfaces of the front nozzle are arranged opposite the side fins of the rudder, ie on the other side of the rudder.
さらに、2以上のラダーを有する構成では、特に、前段ノズル及びサイドフィンが2つのラダーの対向する側に配置されるように、前段ノズルは一方のラダーの一方側に少なくとも部分的に、好ましくは支配的な割合で、特に好適には完全に配置され、サイドフィンは他方のラダーの一方側に配置され得る。 Furthermore, in configurations with two or more ladders, the front nozzle is at least partially on one side of one ladder, preferably, especially such that the front nozzle and side fins are located on opposite sides of the two ladders. With predominant proportions, particularly preferably completely arranged, the side fins can be arranged on one side of the other ladder.
前段ノズル及びサイドフィンの非対称構成は、特に大きな水力学的効果を有し、船舶の推進力要件をさらに軽減する。したがって、乱流が、同じ領域で、右回りのプロペラの場合では、プロペラの後方視において特に約8時から12時の範囲においてプロペラへのフローに発生することが多い。その少なくとも1つのガイド面とともに前段ノズルをこの領域に、すなわち、少なくとも部分的に、大部分で又は完全にラダーの一方の側に配置することによって、逆巻きの渦が適切な地点での流入において生成される。これにより、プロペラでの衝撃に対して流入における乱流が減少し、プロペラの効率が上昇する。ここで、驚くことに、以下の態様で前段ノズルをプロペラの後流に設けると、乱流の増加がラダーの反対(他方)側に発生することが多いことが、出願人によって実施されたテスト及びシミュレーションにおいて示された。その態様では、サイドフィンはそれらの最も強い乱流の領域において後流に好影響を与え、特に、逆巻きの渦を生成することによって乱流が減少するので、少なくとも1つのサイドフィンをこの側に設けることが特に好適となる。右に回転するプロペラにおいて、これらの乱流はプロペラの後方視において約2時から4時の範囲における後流において発生することが多いので、この領域に少なくとも1つのサイドフィンを設けることが特に好適となり得る。 The asymmetric configuration of the forward nozzle and side fins has a particularly large hydraulic effect, further reducing the propulsion requirements of the vessel. Therefore, turbulence often occurs in the flow to the propeller in the same region, especially in the range of about 8 o'clock to 12 o'clock in the backward view of the propeller, in the case of a right-handed propeller. By arranging the pre-stage nozzle with its at least one guide surface in this region, i.e. at least partially, mostly or completely on one side of the rudder, a counter-rotating vortex is generated at the inlet at the appropriate point. be done. This reduces turbulence in the inflow for impacts on the propeller and increases propeller efficiency. Here, surprisingly, tests carried out by the Applicant have shown that an increase in turbulence often occurs on the opposite (other) side of the rudder when the forestage nozzle is provided in the wake of the propeller in the following manner: and in simulations. In that aspect, the side fins have a positive effect on the wake in their areas of greatest turbulence, and in particular at least one side fin is placed on this side as the turbulence is reduced by creating counter-rotating vortices. It is particularly preferable to provide In right-turning propellers, these turbulences often occur in the wake in the range of about 2 o'clock to 4 o'clock in the backward view of the propeller, so it is particularly preferred to provide at least one side fin in this region. can be.
更なる実施形態によると、少なくとも1つのガイド面を有する前段ノズル及び少なくとも1つのサイドフィンは、前段ノズル及び/又は少なくとも1つのガイド面がラダーの一方側及びラダーの他方側の双方に配置されるように、ラダーに対して対称に配置される。したがって、前段ノズル及び/又は少なくとも1つのガイド面は、好ましくはラダーの第1の外側面及び第2の外側面を越えて延在する。またさらに、少なくとも1つのサイドフィンが第1の外側面に配置され、少なくとも1つのサイドフィンがラダーの第2の外側面に配置される。このような構成では、プロペラの流入量及びプロペラの流出量の合計が、前段ノズル及びサイドフィンを用いて最適化され得る。 According to a further embodiment, the front nozzle and at least one side fin having at least one guide surface, the front nozzle and/or the at least one guide surface are arranged both on one side of the rudder and on the other side of the rudder. are arranged symmetrically with respect to the ladder. Accordingly, the front nozzle and/or the at least one guide surface preferably extend beyond the first and second outer surfaces of the ladder. Still further, at least one side fin is positioned on the first outer surface and at least one side fin is positioned on the second outer surface of the rudder. In such a configuration, the total propeller inflow and propeller outflow may be optimized using the front nozzle and side fins.
少なくとも1つのサイドフィンは、好ましくは、ラダー及び/又はラダーバルブの一方の面の側、特に外側面においてラダーに取り付けられる。少なくとも1つのサイドフィンの他端は、好ましくは自由端として形成される。 At least one side fin is preferably attached to the rudder on one face side of the rudder and/or rudder valve, in particular on the outer face. The other end of the at least one side fin is preferably formed as a free end.
少なくとも1つのサイドフィンは、ラダーの第1の外側面及び/又は第2の外側面に実質的に直角に配列される場合、特に簡素な技術的態様で設計され、ラダーに取り付けられ得る。 The at least one side fin can be designed and attached to the rudder in a particularly simple technical manner if it is arranged substantially perpendicular to the first and/or second outer surface of the rudder.
更なる実施形態では、少なくとも1つのサイドフィンが、ラダーの第1の外側面及び/又は第2の外側面に対して、90度未満、好ましくは75度未満の角度、特に好適には60度未満で配列される。 In a further embodiment, the at least one side fin forms an angle of less than 90 degrees, preferably less than 75 degrees, particularly preferably 60 degrees with respect to the first and/or second outer surface of the ladder. Arranged in less than
特に、サイドフィンとラダーの外側面との間の角度を減少させることによって、ラダーの幅が減少し得る。結果として、船舶の運用においてサイドフィンへの損傷のリスクが軽減され及び/又は本構成の抵抗が低減され得る。同様の効果が、サイドフィンの長さを調整することによって実現され得る。 In particular, by reducing the angle between the side fins and the outer surface of the rudder, the width of the rudder can be reduced. As a result, the risk of damage to the side fins in vessel operation may be reduced and/or the drag of the arrangement may be reduced. A similar effect can be achieved by adjusting the length of the side fins.
2以上のサイドフィンがある場合、それらはラダーの一方の外側面に又はラダーの双方の外側面に排他的に配置され得る。 If there are two or more side fins, they can be arranged exclusively on one lateral surface of the rudder or on both lateral surfaces of the rudder.
少なくとも1つのサイドフィンがテーパー状スイープを備える場合、プロペラによって生成されるフローの更なる最適化が達成され得る。さらに、サイドフィンのテーパー状スイープは、漂流物の滑りを向上させ、損傷の可能性を低減する。 A further optimization of the flow generated by the propeller can be achieved if at least one side fin comprises a tapered sweep. Additionally, the tapered sweep of the side fins improves gliding of flotsam and reduces the potential for damage.
更なる実施形態によると、ラダーに取り付けられた少なくとも1つのサイドフィンは、その面側に配置されたキャップ、又はその面側に配置されたウイングレットを備える。特に、キャップ又はウイングレットは、サイドフィンの自由端又は縁部に形成され又は取り付けられてもよい。この対策は、サイドフィンの一方の縁部からのフローの分離を簡素化し、サイドフィンの水力学的な抵抗を減少させ得る。 According to a further embodiment, at least one side fin attached to the rudder comprises a cap arranged on its face side or a winglet arranged on its face side. In particular, caps or winglets may be formed or attached to the free ends or edges of the side fins. This measure simplifies the separation of the flow from one edge of the side fin and can reduce the hydraulic resistance of the side fin.
本発明の更なる態様によると、上述した構成を備える船舶が提供される。本構成は、いずれの規定される実施形態も備え得る。船舶は、好ましくは、船尾に配置された少なくとも1つのラダーを有する船体を備える船であり得る。 According to a further aspect of the invention there is provided a marine vessel comprising the arrangement described above. The arrangement may comprise any defined embodiment. The watercraft may preferably be a watercraft comprising a hull having at least one rudder arranged at the stern.
少なくとも1つのラダーは、例えば、フルスペードラダーとして設計されてもよく、それにより、旋回可能にラダー軸に沿って船体に接続され得る。 The at least one rudder may, for example, be designed as a full spade rudder so that it can be pivotably connected to the hull along the rudder axis.
ラダーの前方の船舶の進行方向において、収容空間及び収容空間内に位置するプロペラが設けられる。収容空間は、平行に配置された複数のラダーにわたって進行方向を横断して延在していてもよく、1又は複数のプロペラを収容してもよい。 In the direction of travel of the vessel in front of the rudder there is provided a storage space and a propeller located in the storage space. The accommodation space may extend across the direction of travel across multiple rudders arranged in parallel and may accommodate one or more propellers.
船舶を本構成で装備することによって、プロペラ及び船舶の効率を増加させるのに、プロペラの前方及びプロペラの背後で進行方向において、組み合わせて作用するエネルギー節約装置が使用される。好ましくは、少なくとも1つのガイド面を備える前段ノズルは、プロペラの流入を促進するように、プロペラ及び収容空間の前方に位置決めされ得る。 By equipping the vessel in this configuration, energy saving devices acting in combination are used in the direction of travel in front of the propeller and behind the propeller to increase the efficiency of the propeller and vessel. Preferably, a front nozzle with at least one guide surface may be positioned in front of the propeller and the accommodation space so as to facilitate the inflow of the propeller.
複数のプロペラが収容空間内に位置決めされる場合、ガイド面を有する複数の前段ノズルも任意選択的に使用され得る。 If multiple propellers are positioned within the accommodation space, multiple front nozzles with guide surfaces may also optionally be used.
プロペラ及び収容空間の背後の船舶の進行方向において、プロペラの後流が、ラダーに取り付けられた少なくとも1つのサイドフィンによって最適化され得る。 In the direction of travel of the vessel behind the propeller and the stowage space, the wake of the propeller can be optimized by at least one side fin attached to the rudder.
ラダー毎に及びラダーの外側面毎に1又は複数のサイドフィンが使用され得る。サイドフィンを通じて、例えば、プロペラによって生成される推力が進行方向に配列され、それにより増幅され得る。 One or more side fins may be used per rudder and per lateral surface of the rudder. Through the side fins, for example, the thrust generated by the propeller can be aligned in the direction of travel and thereby amplified.
以下に、本発明の複数の例示的実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。 A number of exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below on the basis of the drawings.
図面において、同一の構成要素の各々は、同一の符号を有する。 In the drawings, each identical component has the same reference numeral.
図1は、第1の実施形態に係る構成20を有する船舶100の船尾領域10の側面図を示す。特に、船舶100の船体110の船尾領域10が示される。
FIG. 1 shows a side view of the
構成20は、船舶100の推進力要件を軽減するのに使用される。図示する例示的実施形態では、船舶100は、船として設計される。一例として、構成20は、ラダー軸Rに沿って旋回可能な1つのみのラダー21を備える。
船舶100の進行方向Fにおいて、収容空間22は、ラダー21の前方に設けられる。収容空間22に、一例としてプロペラ30が位置決めされている。
The
プロペラ30は、船舶100を駆動するのに使用され、プロペラ30の回転軸P(プロペラ軸)周りに回転可能であり、駆動され得る。
The
プロペラ30の収容空間22の前方で船舶100の進行方向Fにおいて、複数のガイド面24を備える前段ノズル23が配置される。図示する例示的実施形態によると、前段ノズル23は、180度の角度範囲に及び、それにより略半円のリングノズルの一部分を形成する。
A
さらに、構成20は、2つのサイドフィン25を有する(図1の側面図により、1つのサイドフィンのみが示され、(不図示の)サイドフィンは(不図示の)ラダーの側に示すサイドフィンと同様に配置される)。サイドフィン25は、ラダー21の各外側面26、27に取り付けられる。したがって、構成20は、対称に設計される。
Further,
サイドフィン25は、プロペラ30の回転軸Pの高さにおいてラダー21に接続される。図示する実施形態では、サイドフィンは、ラダーバルブ211の領域においてラダー21に取り付けられる。
The
図2は、第2の実施形態に係る構成20を有する船舶100の船尾領域10の上面図を示す。第1の例示的実施形態とは逆に、構成20は、非対称に設計される。この場合、複数のガイド面24を有する前段ノズル23は、第2の外側面27上で側方に突出する。前段ノズル23は、特にその支配的部分が図示するラダー21の一方側(ラダーの左側(左舷))となるように配置される。小さな小領域のみが、ラダー21の他方側(右舷)を越えて突出する。前段ノズル23は、約120度の角度範囲に及ぶ。この場合、前段ノズル23は、プロファイル化されたリングノズルの一部分として形成される。
Figure 2 shows a top view of the
前段ノズル23は、流路40を少なくとも部分的に周方向に制限する。ガイド面24はまた、プロファイルを構成し、流路40を通じてかつ前段ノズル23を通じて、図示する例示的実施形態ではプロペラ30の回転軸Pと一致する前段ノズルの回転軸から開始して径方向に突出する。一例として、相互に均一な角度においてプロペラ30の回転軸Pに沿って配置された3個のガイド面24が設けられる。
The
サイドフィン25は、ラダー21の第1の外側面26に取り付けられる。したがって、サイドフィン25は、前段ノズル23の大部分に対してラダー21の他方側に配置される。第2の外側面27にはサイドフィンは設けられない。サイドフィン25の自由端28において、一例としてウイングレット29が配置される。ウイングレット29は、サイドフィン25と一体として設計されてもよいし、サイドフィン25に後から接続されてもよい。
ウイングレット29は、船舶100の船体110の方向に離れて及び/又は船体110から離れて配向されてもよい。
図3は、第3の実施形態に係る構成20を有する船舶100の船尾領域10の斜視図を示す。図2に示す実施形態とは異なり、構成20は、進行方向Fに対してテーパー状スイープを備えてウイングレットは備えていないサイドフィン25を備える。その他については、第3の実施形態は、第2の実施形態と同一である。
FIG. 3 shows a perspective view of the
またさらに、図3において、少なくとも1つのガイド面50は、船舶100の船体110において前段ノズル23の支持ストラットとして設計される。
Furthermore, in FIG. 3 at least one
図4に、図3による第3の実施形態に係る構成20を有する船舶100の船尾領域10の更なる斜視図を示す。構成20の非対称構造が示される。リングノズルの一部分として設計された前段ノズル23に対する代替として、それは、360度角度範囲を覆い、好ましくはプロペラ30に平行に位置決めされたリングノズルとして形成され得る。
FIG. 4 shows a further perspective view of the
100 船舶
110 船体
10 船尾領域
20 構成/エネルギー節約構成
21 ラダー
211 ラダーバルブ
22 収容空間
23 前段ノズル
24 ガイド面
25 サイドフィン
26 ラダーの第1の外側面
27 ラダーの第2の外側面
28 サイドフィンの自由端/縁部
29 ウイングレット
30 プロペラ
40 流路
50 (支持ストラットとして設計された)ガイド面
F 進行方向
P プロペラの回転軸
R ラダー軸
100
Claims (15)
前記プロペラ(30)の前記収容空間(22)の前方の前記進行方向(F)において、少なくとも1つのガイド面(24)を備える少なくとも1つの前段ノズル(23)が配置され、少なくとも1つのサイドフィン(25)が前記ラダー(21)に配置された、構成。 An arrangement (20) for reducing propulsion requirements of a vessel (100), in particular a vessel, comprising at least one rudder (21) and at least one receiving space (22) for a propeller (30). , wherein the accommodation space (22) is formed in front of the rudder (21) in the direction of travel (F) of the ship (100),
At least one front nozzle (23) having at least one guide surface (24) is arranged in the forward direction (F) in front of the accommodation space (22) of the propeller (30) and at least one side fin. (25) is arranged in said ladder (21).
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